热能综合利用技术发展探索

摘 要：改革开放以来，我国的经济建设迅猛发展，其对能源的需求量也是与日俱增。然而，随着自然资源的不断消耗，国内外已经呈现了能源危机，这为工业生产带来了严重地制约。随着人们生态环境保护意识的不断加强，人们逐渐认识到节能环保的重要性。热能综合利用技术在这个背景下蓬勃发展起来，并已经在工业生产中取得了较好的经济效益。本文结合当前热能综合利用技术，对其应用发展进行探索。

关键词：热能综合利用；技术发展；能源技术

能源是四个现代化实现和提高人们生活质量的重要基础。能源危机对国家的工业化发展起到了严重的制约作用。热能是一类可再生资源，其不仅利用方便，而且，较为环保，所以被人们广泛运用。热能综合利用技术的不断发展，能够大幅度提高热能的使用效率，从而更好地促进经济发展。文章重点探索热能综合利用技术的发展与应用。

1 热能综合利用

热能的综合利用可用实现节能减排、增效减排的效果。其主要应用于三个方面。第一，工业区、商业区以及热电厂等多主体资源优化利用网络。第二，工业园区，企业以及园区内的生活区多主体资源优化利用网络。第三，大型企业的子公司以及集团内部的多主体资源优化利用网络。在这些系统里，借助余热回收以及能量阶梯利用等技术，实现了热能的综合运用。

2 热能综合利用技术发展

当今，从世界范围内来看，热能综合利用效率最高的是日本。但是，即使其利用率高，也超不过50%，国内的相关数据表示，仅有31%的热能利用率，剩下的都作为废热排放到自然环境中，不仅造成了严重的热能浪费，还对大气造成了严重的污染。余热回收是热能综合利用程序中最为重要的环节，其能够有效提高经济效益，降低产品成本以及空气污染。当今余热利用技术主要包括三种。

2.1 热轮

热轮的结构形式主要包括两种，转盘式和转鼓式。其制作材料具有多孔和高比热容量特征。当热轮的转盘或者转鼓旋转速度降低时，热气体产生的热量便会传递到热轮。当热轮继续转动时，其将会将得到的热量传递到冷空气里。热轮的应用温度接近900℃。其多应用在中低温废热回收以及取暖和养护炉的预热器上。

2.2 热管

热管技术主要是利用热管元件制成的换热器，利用封闭于管内物质彼此间的热量传递进行高效热能传送。随着二十几年的不断研究与推广，其迅速的发展起来。当前，热管已经被广泛地应用到冶金、电力以及石化等行业领域，并为这些领域带来巨大的经济效益。热管具有的特点主要包括：温度适用范围广，可以根据不同温度选择不同工质。传热能力强，有效防止冷热流体间的污染与泄漏。传热能力以及低温余热回收能力强。壁温高，避免低温腐蚀。具有可调的热流密度，不易发生露点腐蚀。工质循序中不存在功率消耗。随着节能减排口号的不断提出，热管技术是非常具有发展前景的。

2.3 热泵

热泵主要是将热能由低温物转移到高温物，是利用低沸点工质通过节流阀减压减温后，在蒸发器中从低温物体吸取热量，然后将工压缩而使温度和压力有所提高，最后经冷凝器放出热能，如此不断循环，把热能由低温物体转移到高温物体。我国的热泵技术明显的滞后。近几年来，我国热泵技术发展迅猛，1997年销售的汉化及吸收式制冷机约4000多台。2000年我国首例城市污水源热泵系统在北京高碑店污水处理厂示范成功，论证了污水源热泵的实用性和应用前景。2002年哈尔滨工业大学孙德兴教授提出了间接式城市原生污水源热泵系统，随后该课题组针对污水源热泵直接式系统和间接式系统进行了比较，提出了对直接式污水源热泵系统进行合理设计计算的方法，哈工大姚杨教授提出了使用污水处理厂二级出水的淋激式换热器污水源热泵系统。随后，又完成了淋激式换热器的结构设计方法研究，进行了污垢热阻变化对热泵系统性能影响的仿真分析。国内主要以天津大学热能工程研究所的马一太教授领导的研究小组为中心，对CO2热泵系统进行了广泛而深入的实验室研究。由于起步较晚，加之技术上的难题，因此，国内尚无独立将CO2热泵系统推向市场的能力。总体来说，国内主要集中于实验研究方面，针对CO2的热力性质以及在热泵系统中出现的不同工况，与常规工质进行对比，扬长避短，从不同部分进行深入对比研究。特别是在高压循环方面，由于节流损失严重，用膨胀机代替节流阀可以回收一大部分膨胀功，再与压缩机进行同轴相联，把这部分膨胀功用来压缩气体，可以极大的提高CO2热泵系统的性能系数。在此基础上，马一太教授带领的研究小组自行设计出了一种CO2压缩膨胀机，并且，其中的设计工况以及参数非常合理，是该领域的重要尝试性研究。郭贵林关于气体冷却器进行了深入研究，其结合分布参数进行的系统仿真，为CO2系统设计提供了很多重要的参考依据。范晓伟在CO2热泵系统诸如换热器等部件上进行了系统而全面的技术说明，并认同校企合作模式推行相关技术的开发与应用，这大幅度推动了相关技术的发展。

3 结束语

近年来，随着中国构建人与自然和谐社会理念的不断推进，加之能源危机的不断加剧，社会各界逐渐认识到保护生态环境，推行节能减排，促进生态发展平衡的重要意义。热能的综合利用，不仅能够大幅度降低能源的过度消耗，还能够有效地提高热能的使用效率，降低空气污染。因此，其得到了社会的广泛关注。热能综合利用技术的不断发展，有效地推动了热能的综合利用效率，尽管，其在发展过程中还存在一定的问题有待进一步解决，但是，其终将取得辉煌的发展成效，进而大幅度地推动社会经济与生态经济的协调可持续发展。

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